RFID技術(shù)在智能交通中的應(yīng)用探討

任盈之

【摘要】 智能交通系統(tǒng)通過獲取車輛的身份信息和位置信息，以此實現(xiàn)“車聯(lián)網(wǎng)”的規(guī)模與效應(yīng)。本文介紹了RFID定位的基本方法，探討了將RFID技術(shù)應(yīng)用在通定位中的可行性以及實用性。

【關(guān)鍵詞】 RFID 智能交通 定位

一、引言

智能交通系統(tǒng)融合了通信與網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)、計算機(jī)處理技術(shù)、“3S（global positioning system， GPS ； geographical information system，GIS； remote sensing，RS）”技術(shù)等前沿技術(shù)，將信息采集與分析有效集成，提高了運(yùn)輸效率和管理水平?，F(xiàn)有的幾種車輛定位與位置信息獲取系統(tǒng)，如GPS系統(tǒng)、數(shù)字電視定位等，不能做到完全覆蓋交通設(shè)施，比如在高架橋、立交橋、地下停車場等場景中，GPS信號將會丟失，這使得車輛在以上情況下不能與智能網(wǎng)路終端相聯(lián)，大大限制了智能交通的應(yīng)用。

射頻識別（Radio Frequency Identification，簡稱RFID）通過無線射頻方式來獲取物體的相關(guān)數(shù)據(jù)，并對物體加以識別，是一種非接觸式的自動識別技術(shù)。通過射頻信號對目標(biāo)ID采取自動識別得到目標(biāo)個體信息，同時獲取數(shù)據(jù)信息。RFID可以在無人工干預(yù)的情況下識別高速運(yùn)動的物體，也可以同時識別多個目標(biāo)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程讀取，非常適合于交通場景下對車輛的定位[1]。

二、RFID技術(shù)在交通定位中的應(yīng)用

2.1適用環(huán)境分析

在現(xiàn)有的交通基礎(chǔ)設(shè)施中，已經(jīng)出現(xiàn)了基于RFID的技術(shù)，如高速公路上的ETC通道、汽車防盜系統(tǒng)等。從整體的角度去考慮，將上述系統(tǒng)所實現(xiàn)的功能與定位功能相結(jié)合，就不需要重新搭建系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境，同時，車輛上附著的是無源電子標(biāo)簽，經(jīng)濟(jì)實用。

RFID車輛定位系統(tǒng)主要由電子標(biāo)簽、閱讀器、天線和智能網(wǎng)路終端組成。將RFID電子標(biāo)簽置于車輛的前擋風(fēng)玻璃上，標(biāo)簽上含有車輛的ID識別信息。閱讀器通過天線接收到信號后，對信號進(jìn)行解碼分析與數(shù)字處理獲取ID識別信息，同時利用收發(fā)信號之間的參數(shù)信息，完成定位。

在停車場環(huán)境中，為了更加有效的進(jìn)行車輛調(diào)配管理，使得停車位規(guī)劃和利用更加高效，確定車輛移動中的實時位置顯得尤為重要。如圖1所示，車位上方的傳感裝置用以確定該車位使用情況，如果處于空閑狀態(tài)，則將空閑信息將上報管理終端，管理終端對待停車車輛進(jìn)行指引。入口、出口處設(shè)置的收費(fèi)系統(tǒng)可與智能管理終端相聯(lián)，方便統(tǒng)一管理。在每層的角落設(shè)置RFID閱讀器，雖然駛?cè)胪＼噲龅能囕v的前進(jìn)方向難以確定，但是帶有圓極化天線的閱讀器的無線射頻能量以圓形螺旋式輻射，當(dāng)發(fā)生反射時分為左旋圓極化分量與右旋圓極化分量[2]，能夠滿足定位需求。

在多車道行駛環(huán)境中，經(jīng)常使用車道判別來進(jìn)行車道保持提醒與車道變換通知，通過在路肩和路緣帶設(shè)置標(biāo)簽，同時在車輛上安裝閱讀器的方式達(dá)到獲取車輛位置與車道信息的目的，這種方式下需要為每輛車配備閱讀器，在道路上大量布置RFID標(biāo)簽，實現(xiàn)全面覆蓋。

2.2定位算法分析

現(xiàn)有的基于RFID的定位算法主要包括接收信號強(qiáng)度法（RSSI）、到達(dá)時間法（TOA）、到達(dá)時間差法（TDOA）、到達(dá)入射角法（AOA）、到達(dá)相位法/到達(dá)相位差法（POA/ PDOA）。

基于RSSI的定位系統(tǒng)設(shè)備簡單，價格便宜，它們主要是通過利用現(xiàn)實可用的無線電信號的能量強(qiáng)度信息或RSS的改變量來對目標(biāo)對象進(jìn)行定位或追蹤，但是信號強(qiáng)度的衰減不僅僅是由距離因素決定，障礙物、物體的移動均會對信號傳輸產(chǎn)生影響，例如多徑傳播對定位精度的影響以及噪聲干擾和對多目標(biāo)進(jìn)行定位的影響。TOA/TDOA方法利用閱讀器采集信號時間來進(jìn)行定位，而POA/PDOA方法利用信號相位信息來實現(xiàn)定位。

基于相位差的定位方式與其他方式相比精度更高，閱讀器發(fā)送的信號經(jīng)過標(biāo)簽調(diào)制后反向散射返回閱讀器，通過計算得出接收信號相位差變化率進(jìn)而得到目標(biāo)的移動速度。相位模糊是PDOA方法應(yīng)用在RFID定位中的主要障礙，但是只要所選載波頻率滿足一定條件就能很好地克服相位模糊問題[3]，在復(fù)雜傳播環(huán)境中，接收信號可能會在某些頻率上存在嚴(yán)重衰落，這時基于多載波調(diào)制的定位技術(shù)可以提供頻率分集以克服頻率選擇性衰落。上述高精度的定位方法提供了對車輛進(jìn)行追蹤定位的可行性。

三、結(jié)語

將RFID技術(shù)應(yīng)用于車輛定位領(lǐng)域，一方面可以充分發(fā)揮RFID體積小、容量大、自動識別以及遠(yuǎn)距離可同時識別的優(yōu)勢，另一方面可以通過智能終端實時掌控人、車、路的交互信息，提高道路的通行能力和停車場的管理水平，實現(xiàn)車輛的全面監(jiān)控與智能化管理。因此，將RFID技術(shù)應(yīng)用于車輛定位對實現(xiàn)智能交通管理幫助巨大，具有很高的實用價值和社會意義。

參 考 文 獻(xiàn)

[1]黃玉蘭. 物聯(lián)網(wǎng)射頻識別（RFID）技術(shù)與應(yīng)用[M]. 北京：人民郵電出版社，2013

[2]羅續(xù)成. 平直地面對一類圓極化波的等效反射系數(shù)[J]. 宇航學(xué)報， 1990， 3： 016

[3]Xin Li， Yimin Zhang， Amin， M.G. Multifrequency-Based Range Estimation of RFID Tags[C]. 2009 IEEE International Conference on RFID ， Orlando， FL， 2009：147–154